压力容器设计若干技术问题解析

1、压力容器设计若干技术问题解析摘要：近年来我国科学技术飞速发展，压力容器已经普遍应用在人们生活的各个方面，因此压力容器设计技术也需要不断改革创新才能满足社会经济快速发展的需要。现在的压力容器设计技术是在技术人员不断钻研摸索中稳步发展，摸索过程难免出现一些问题，压力容器的设计不完善，操作不当等情况，这些问题不仅让压力容器存在安全隐患，也给生产厂家带来不必要的经济损失。设计人员必须及时纠正技术方面的问题并寻求科学有效的解决办法。关键词：压力容器；设计问题；措施DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.15.1930引言现在生产的压力容器参考的是传统的技术规定，虽然技术规定已经比较

2、严格但是其中很多规定都是比较原则化的，由于设计人员在设计过程中常常对压力容器的技术设计考虑的不过全面，过于重视整体外观设计，导致了技术设计存在缺陷，所以容器质量也会存在问题。所以在设计压力容器过程中一定要做到外观设计与质量设计双管齐下。1 压力容器设计技术问题和解决方法1.1 对技术参数的设定对于压力容器设计时，技术参数是非常重要的环节，合理的技术参数选择对于压力容器制造过程中成本、生产难度降低以及压力容器的安全稳定性有着至关重要的作用。由于同样的设计参数在不同版本的压力容器中代表着不同的含义，因此设计人员对于技术参数的理解程度也有一定要求。（ 1）通常在计算腐蚀裕量时，需综合考虑介质对容器的

3、腐蚀速率，以及设备的预期使用年限等方面的因素，以确定容器壁厚的腐蚀裕量。然而，目前许多工厂都未将材料的腐蚀速率标注在在生产压力容器上，因此，容器壁厚的腐蚀裕量也就无法确定，为了粗略预计材料的腐蚀裕量，设计人员需不断的进行产品试验，这种方法在一定程度上提高了产品的生产成本，而且还降低了产品的安全性能。因此，我们需严格根据工艺专业标准要求，或是工程明确给出的材料腐蚀速率标准，进行压力容器的生产。现在接管的腐蚀裕量的标准不尽相同，其接管的腐蚀裕量有些是以容器壳体的一半来计算，有些以整个容器壳体来计算，但是如果以整个容器壳体来计算，那么，容易造成薄壁接管的开孔补强力度不充足的现象。所以，通常接管以筒体

4、的腐蚀裕量计算即可，从而确切不同接管的腐蚀裕量。一般采取适当的补强措施进行薄壁接管或者是小直径接管，以通过厚壁管计算腐蚀裕量。（ 2）焊接结构，在球形接头和圆筒连接的过程中经常出现焊接结构问题，其原因是由于他们是环向连接的，因此，当圆筒的经线半径曲率发生变化时，焊接设计结构会受到直接的影响。在球形接头和圆筒连接过程中，其形成的环向结构按照焊接结构分类方式进行分类，属于A类，即纵向承受应力的焊接接头。但该规定与压力容器的实际设计并不符。所以，采用削边筒体端部法来处理封头球形焊接结构问题，其方法是削薄一段半球球壳，然后再削薄封头球形几何图形上的筒体部分，最后通过堆焊技术加厚处理封头球形局部，以提高

5、焊接接头的承受应力，该方法也具有一定的不足之处，即材料的使用量会因封头球形无折边曲面部分厚度较深而大幅增加，从而使生产成本增加，所以，在解决问题时，应经过慎重考虑，在尽可能不影响成本的基础上选择合理的方法。1.2平盖接管开孔补强直径计算问题在人们日常使用的压力容器平盖上，都有圆孔设置，其设计目的是为了通过双向拉伸作用，增大孔的边缘集中的力，其应力大概回去增大两倍。一般采取增加平盖厚度或是外加补强元件等开孔补强措施，来减轻应力造成的不利影响。通常情况下，平盖接管的结构是将平盖双侧和内插管焊接在一起，所以，补强计算与平盖上开孔直径的大小关系密切。在实际设计中，瓶盖与接管的焊接结构的结构特征一般有两

6、种，一种是全焊透结构，另一种是非焊透结构。因为全焊透结构的平盖和接管已形成一个整体，所以进行补强大小计算时，接管内径加上两倍的厚度附加量即是所用的开孔直径；非焊透结构的开孔直径直接取平盖上的钻孔直径，即接管外径与2倍间隙之和的值。但是在设计操作中，设计人员没有深入理解补强计算的含义，没有全面考虑平盖与接管的结构特征，全部都按照非焊透结构的开孔直径进行计算，由于开孔基准直径变小后，在补强时需要增加的厚度量也会随之减小，忽略细节变化，这必然会加大平盖厚度，最终影响压力容器的质量和安全性能。1.3 管壳式换热器中折流板和支持板的用途不明在管壳式换热器中最常接触到的是折流板和支持板。在使用时如果没有仔

7、细区分很容易就会发生混淆。这两种板只在作用和布置上不一样，其他方面基本没区别，比如形式、最小板厚、大小方面完全一样。折流板主要用于无相变换热过程，来改变壳程介质的流动状态，从而提高换热器的换热效率，板间距较小；而支持板恰好相反，其主要用于有相变的换热过程，有支撑作用，主要用来支承换热管，使换热器不超过其最大的无支撑跨距，因此支持板的板间距相对较大。但是在实际操作中将两种板混淆的情况屡见不鲜，尤其值得一提的是是将折流板误用于支撑换热管的工况中，造成不必要的设计浪费。为避免浪费设计人员务必要认清两种板的结构和功能，正确区分使用，才能减少成本又不影响质量。1.4 耐压试验的免除问题对于一些大型的压力

8、容器来说，由于要在现场焊接并组装调试，所以耐压实验的环节可以优化掉。压力容器质量和安全性能，可以通过耐压试验进行检测，但还是有一些设计人员为采取耐压试验检测压力容器。在设计过程中，应对压力容器材料的力学性能和化学成分的检测要求进一步的提高，同时，尽可能采取全焊接头等，以增大容器的超压泄放能力，从而保证免除耐压试验的压力容器的质量，以及安全性能。2结语压力容器设计不仅要求工艺过程正确而且对安全技术的要求也很高，设计人员在设计时必要全面综合考量以求二者完美结合。总之，在压力容器的设计过程中不仅要保证加工过程中的工艺水平，也要确保压力容器的质量以及安全性能，只有这样才能不断提高压力容器的生产效益，促进国家社会市场经济的发展，我们生产的压力容器才能与时俱进，开拓创新。